A gyomok és más kártevők, köztük vírusok, baktériumok, gombák és rovarok által okozott károk nagymértékben rontják a növények termelékenységét, és bizonyos esetekben teljesen elpusztíthatják a termést. Manapság megbízható terméshozamot érnek el betegségekkel szemben ellenálló fajták használatával, biológiai védekezési gyakorlatokkal, valamint növényvédő szerek alkalmazásával a növénybetegségek, rovarok, gyomok és egyéb kártevők elleni védekezésben. 1983-ban 1,3 milliárd dollárt költöttek növényvédő szerekre – a gyomirtó szerek kivételével – a növények növénybetegségek, fonálférgek és rovarok okozta károsodásának megakadályozására és korlátozására. A növényvédőszer-használat hiányában a potenciális termésveszteség nagymértékben meghaladja ezt az értéket.
Körülbelül 100 éve a betegség-rezisztencia nemesítése világszerte a mezőgazdasági termelékenység fontos eleme. A növénynemesítés által elért sikerek azonban nagyrészt empirikusak és múlandóak lehetnek. Vagyis a rezisztenciagének funkciójával kapcsolatos alapvető információk hiánya miatt a vizsgálatok gyakran véletlenszerűek, ahelyett, hogy kifejezetten célzott felfedezéseket tennének. Ezenkívül az eredmények rövid életűek lehetnek a kórokozók és más kártevők változó természete miatt, ahogy új genetikai információk kerülnek be az összetett agroökológiai rendszerekbe.
A genetikai változás hatásának kiváló példája a steril pollen tulajdonság, amelyet a legtöbb jelentős kukoricafajtába nemesítettek a hibrid vetőmag előállításának elősegítése érdekében. A Texas (T) citoplazmát tartalmazó növények ezt a hímivarú steril tulajdonságot a citoplazmán keresztül viszik át; ez egy bizonyos típusú mitokondriumhoz kapcsolódik. A nemesítők számára ismeretlen, hogy ezek a mitokondriumok a kórokozó gomba által termelt toxinnal szembeni sérülékenységet is hordoztak.HelminthospóriummaydisEnnek eredményeként 1970 nyarán kukoricalevél-vész járvány pusztított Észak-Amerikában.
A növényvédő szerek felfedezésében alkalmazott módszerek is nagyrészt empirikusak voltak. A hatásmechanizmusról kevés vagy semmilyen előzetes információ nem áll rendelkezésre, ezért a vegyszereket olyanok kiválasztására tesztelik, amelyek elpusztítják a célzott rovart, gombát vagy gyomot, de nem károsítják a haszonnövényt vagy a környezetet.
Az empirikus megközelítések hatalmas sikereket hoztak egyes kártevők, különösen a gyomok, a gombás betegségek és a rovarok irtásában, de a küzdelem folyamatos, mivel ezekben a kártevőkben bekövetkező genetikai változások gyakran visszaállíthatják virulenciájukat egy rezisztens növényfajtával szemben, vagy rezisztenssé tehetik a kártevőt egy növényvédő szerrel szemben. Ami hiányzik ebből a látszólag végtelen fogékonysági és rezisztencia ciklusból, az mind a szervezetek, mind az általuk megtámadott növények világos megértése. Ahogy a kártevőkről – genetikájukról, biokémiájukról és fiziológiájukról, gazdaszervezeteikről és a köztük lévő kölcsönhatásokról – való tudás bővül, úgy fognak jobban irányított és hatékonyabb kártevőirtó intézkedések kidolgozásra kerülni.
Ez a fejezet számos kutatási megközelítést mutat be a növényi kórokozók és rovarok elleni védekezésben alkalmazható alapvető biológiai mechanizmusok jobb megértéséhez. A molekuláris biológia új technikákat kínál a gének izolálására és működésének tanulmányozására. Az érzékeny és rezisztens gazdanövények, valamint a virulens és avirulens kórokozók létezése kihasználható a gazda és a kórokozó közötti kölcsönhatásokat szabályozó gének azonosítására és izolálására. Ezen gének finomszerkezetének vizsgálata nyomokra adhat okot a két szervezet között bekövetkező biokémiai kölcsönhatásokról, valamint ezen gének szabályozásáról a kórokozóban és a növény szöveteiben. A jövőben lehetővé kell válnia a rezisztencia kívánatos tulajdonságainak haszonnövényekbe történő átvitelének módszereinek és lehetőségeinek javítása, és fordítva, olyan kórokozók létrehozása, amelyek virulensek lesznek bizonyos gyomokkal vagy ízeltlábú kártevőkkel szemben. A rovarok neurobiológiájának, valamint a moduláló anyagok, például a metamorfózist, a diapauzát és a szaporodást szabályozó endokrin hormonok kémiájának és hatásának jobb megértése új utakat nyit a rovarkártevők elleni védekezésben azáltal, hogy megzavarja fiziológiájukat és viselkedésüket az életciklusuk kritikus szakaszaiban.
Közzététel ideje: 2021. április 14.